謝歡

（徐州機電技師學院，江蘇 徐州 221131）

0 引言

在目前的背景下，PLC系統(tǒng)不僅具備位置控制上的優(yōu)勢，同時也體現(xiàn)出了數(shù)據(jù)控制與邏輯開關處理上的優(yōu)勢。將PLC系統(tǒng)應用于機電一體化的建設中不僅有助于提升工作效率，同時PLC系統(tǒng)具備的可靠性優(yōu)勢，也有助于提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。從而促進提升設備安裝與調試的質量。而分析PLC的優(yōu)勢，將其充分引入到工業(yè)領域中，有助于促進推動工業(yè)領域的集中發(fā)展。本次研究針對PLC控制在機電一體化設備的安裝與調試工作中的注意事項與核心關注點。

1 PLC與機電一體化

1.1 PLC

PLC是一種具備編程能力的存儲器，主要應用于控制器的內部，在具體應用的過程中，通過程序的設計的方式為系統(tǒng)運行提供指令，通過指令實現(xiàn)具體操作的目的。PLC操作較為簡便[1-2]，如圖1所示。第一、電源。電源主要為PLC內部提供運行所需要的直流電，目前實務工作中所使用的PLC多為開關式電源。第二、中央處理器。中央處理器是PLC的控制中樞，也是PLC的核心組成部分，其決定了PLC的性能情況。中央處理器主要由控制器。寄存器與運算器組成，統(tǒng)一被布置在同一芯片上，通過各種線路連接后，介入電路開始運轉。第三、存儲器。存儲器是PLC中具備記憶功能半導體電路，其主要負責的存儲系統(tǒng)的程序，運算邏輯，并整體協(xié)調系統(tǒng)的運行。第四、輸入單元。輸入單元主要負責控制的連接設備的輸入接口，收到信號介入PLC內部，在實際運行中，首先檢測元器件傳輸?shù)男盘?，包括直流輸入、交流輸入及?lián)合輸入（直流/交流）三種方式。第五、輸出單元[3]。輸出單元主要負責輸出信號，將系統(tǒng)中央處理器具傳輸?shù)男盘栟D化為電平信號，傳輸給機械設備進行執(zhí)行。

圖1 PLC系統(tǒng)外觀操作示意圖

1.2 機電一體化

機電一體化是工程機械自動化的重要組成部分，具體包括電子技術（微電子技術、信息技術、傳感器技術，接口技術等。

機電一體化的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在三方面：第一，提升精度。機電一體化適用后，機構得到了相應的簡化，主要表現(xiàn)為傳動部件減少。而機構的減少也改善了機械磨損的問題。因而，因機械磨損、受力、變形而引發(fā)的誤差也得到了相應的控制。而當機械客觀誤差得到控制后，因系統(tǒng)調整所產(chǎn)生的誤差也將得到一定程度的控制。第二，安全性與可靠性進一步提升。機電一體化實現(xiàn)了內部檢測，自動診斷與自動報警。通過安全聯(lián)鎖進行控制。及時發(fā)現(xiàn)故障，避免對人體造成損害，或發(fā)生相應的事故。第三，提升生產(chǎn)效率。機電一體化基于虛擬原型設計方針技術，并建立相應的模型。通過模擬實務工作的需求，為實務工作提供清晰的指引，并針對模擬中發(fā)生的問題進行針對性改良，以形成應用企業(yè)的理論最優(yōu)應用方案[4]。從而促進實現(xiàn)系統(tǒng)控制的目的，提前防控問題的發(fā)生。在提升工作效率的基礎上，促進工作的精確度。

2 PLC控制系統(tǒng)的實務價值

將PLC控制系統(tǒng)應用實務工作中，能夠凸顯出的實效性優(yōu)勢、可靠性優(yōu)勢與操作性優(yōu)勢。

2.1 實效性優(yōu)勢

PLC中的設計與開發(fā)圍繞著自動化展開，因而在信號處理方面具有一定的速度優(yōu)勢，獨立信息處理的時間較短，因而程序運行的速度也較快。應用與機電一體化系統(tǒng)中，不僅能在高速信息處理的基礎上提升設備運行的效率，同時能充分滿足的安全聯(lián)鎖門的保護功能需求，實現(xiàn)安全性。

2.2 可靠性優(yōu)勢

在PLC系統(tǒng)中，輸入信號與輸出信號均采用光電隔離的形式，能夠在外部線路與內部線路間形成電氣隔離層。對于輸入端，PLC系統(tǒng)采用了R—C濾波器，具體濾波的時間維持10ms至20ms之間[5]。在此基礎上，PLC系統(tǒng)還設計了相應的自我診斷功能，當電源或操作軟件發(fā)生問題時，中央處理器能在第一時間識別問題，并做出相應的處置，防止故障因連續(xù)變量錯誤而導致故障的進一步擴大。

2.3 操作性優(yōu)勢

實務中的PLC控制器的種類較多，結合實務中機電設備的種類，PLC控制器均能提供相應的樣式滿足其需求。同時PLC系統(tǒng)的I/O種類也較為豐富，在實務應該中能夠結合不同設備對自動控制的不同需求而進行調整，充分滿足不同系統(tǒng)的實際需求。而當系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)內部會提示出精確的故障報警，不僅提示故障的位置，還能通過軟件提示關聯(lián)元件的損壞程度。維修人員可根據(jù)故障提示進行維修處置，操作較為方便。

3 安裝與調試

3.1 布置線路

在常規(guī)的布線中，應保證PLC設備遠離電源，同時嚴禁將高壓電器安裝在同一開關柜中。輸入線與輸出線應分開設置數(shù)字量與模擬量。針對輸出信號，一般采用專門的屏蔽線，屏蔽線的一端需要接地。最后設置接電線的電阻維持屏蔽層電阻1/10的狀態(tài)[6]。在具體布線的過程中，應充分注意外界信號對系統(tǒng)的影響。針對系統(tǒng)的基本單元、拓展單元進行單獨布線，同時針對不同模塊設置不同的電纜線。在布線的過程中，需要針對性檢查是否將直流線與交流線安排在了相同的電纜上。

3.2 電路與電器

在PLC的安裝、調試中涉及的線路系統(tǒng)接線較多，安裝前精確掌握設計原理圖，見圖2所示。在掌握設計原理的基礎上，應側重與輸入線路的接線方法。PLC機電一體化設備具有多個輸入線路，具體包括啟動按鍵（1）、傳感器（7）、磁性開（11）。雖然輸出線路也較多，包括變頻器、蜂鳴器、轉盤點擊及警示燈等。但輸出線路與其他系統(tǒng)無顯著區(qū)別，無需引起特別的注意。

圖2 PLC設計原理圖

在具體安裝的過程中，需要嚴格按照設計圖紙的規(guī)定進行安裝，按照各種線路的安裝順序進行安裝[7]。在連接DC24V這一線路時，需要特別注意“-”段對接的較多的連接線路，在進行插拔線路的過程中需明確設備處于斷電的狀態(tài)中，在開始操作前，還需對電動機、磁性開關及傳感器上的電器原件進行科學、精確的檢查。確保其處于無電力存留的狀態(tài)。最后安裝電磁換向閥在底座上，設置進氣孔進氣通道，同時根據(jù)進氣孔與進氣通道設置側面的排氣孔與排氣通道。

3.3 安全聯(lián)鎖試驗與檢測

在進行試驗與檢測前，應對系運行的情況進行充分的了解，為試驗與檢測工作提供相應的基礎，安全聯(lián)鎖裝置見圖3所示。檢測人員需明確設備的理論值域與實際運行過程中能夠達到的范圍[8]。而在具體開展轉錄錘煉工作的過程中，控制氧槍中的水流瞬間突破值不超過58t/h，但出現(xiàn)水流量瞬間突破值低于58t/h的情況時，并維持這一狀態(tài)，或持續(xù)下降超過3s時，PLC系統(tǒng)應保證能夠第一時間進行報警，并做出響應，第一時間關閉氧氣閥門。

圖3 安全聯(lián)鎖裝置示意圖

3.4 自動化線路設備控制要求

控制過程中應嚴格按照操作順序進行，具體包括3個部分內容。第一，處于初始位置的機械手臂，通電通氣后，應依次進行伸縮工作，上臺工作，指關節(jié)放松與接卸放置等調試測試[9]。其后，進行退料染缸縮回操作，并配合紅色警示燈的報警。第二，開啟警報燈開關，維持警報燈處于同時點亮的狀態(tài)中，其后轉動料盤，使用撥打桿將物料運送到出口的物料臺上。當物料進入后，傳感器會收到響應的信號，提示轉盤停止運轉。轉盤停止運轉后，操作用機械手臂將物料運送至傳輸皮帶頂端的物料口處。在此操作模式下，要求：實現(xiàn)在物料臺上沒有物料時開始轉動，進行送料的操作，建立其循環(huán)模式。而當檢測到臺上存在物料時，落料口的傳感器會做出相應的提示，驅動傳送皮帶運動。電動機維持12Hz的頻率進行運轉為，傳送提供動力[10]。第三，當啟動傳送皮帶后，30s內未捕捉到物料的信號，變頻器會停止運動，蜂鳴器啟動，提示告警。此時需要按下停止按鍵，提示系統(tǒng)單循環(huán)已經(jīng)實現(xiàn)。

3.5 控制程序設計

機械手臂的操作內容較為復雜，因為難以通過基礎指令滿足其操作需求?；诖耍Y合客觀情況的實際需求，應采用“順空指令”進行編程。“順空指令”具有的指令層次分明，思路清晰的優(yōu)勢，應用于復雜線路的編程中，不僅能滿足機械操作的基本需求，同時滿足及時修正的需求，從而促進提升工作效率。

4 結語

本次研究集中分析了PLC系統(tǒng)控制機電一體化設備的安裝與調試。在分析PLC系統(tǒng)與機電一體化的基礎上，分析了設備安裝與調試中的重點內容，具體包括：布置線路的安裝與調試；電路與電器的安裝與調試；安全聯(lián)鎖試驗與檢測的安裝與調試；自動化線路設備控制要求的安裝與調試及控制程序設計的安裝與調試。而關于這一問題還可以從案例分析的角度進行進一步的研究。選取具體的案例，分析PLC在實際應用中的效果，為改善理論設計提供充分的支持。